CN107477374A - 一种管道泄漏声波检测装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道泄漏声波检测装置、系统及方法，所述管道泄漏声波检测装置包括前端检测模块和后端夹紧模块，所述前端检测模块和所述后端夹紧模块分别对称设于管道的两侧上,所述后端夹紧模块与所述前端检测模块的两端分别连接且关于被测管道的横截面的圆心对称设置，利用萨格纳克干涉原理，通过光纤对管道泄漏产生的声波信号进行回波检测，采用半开卡环式结构设计具有安装简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，尤其是一种管道泄漏声波检测装置、系统及方法。
背景技术
当今社会，管道的用途非常广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。然而，管道在不同的工作环境下，容易产生破裂而泄漏。
当管道破裂而产生泄漏时，管道内介质在管道压力的作用下，都迅速涌向泄漏处，从泄漏点喷射而出，喷射出的介质与破损的管壁高速摩擦，在泄漏处形成振动。该振动产生的声波从泄漏处向管道两端传播。频率较低的次声波信号能够随着管道和流体传播到很远的距离。安装在管线首尾两端的高灵敏度声波传感器能够有效的获取该信号，通过对获取的信号进行分析处理，可以判别管道是否发生泄漏并能对泄漏位置进行准确定位。
检测精度的高低取决于传感器的响应速度和信号的传输品质，目前应用于管道泄漏声波的声波传感器都是采用物理学原理的振动和电子转换技术来实现，定位过程需要GPS授权和软件计算来实现漏点定位。由于检测系统响应滞后，而且容易受到各种电子噪声和机械振动噪声的影响，导致系统的稳定性差并且检测装置结构复杂对安装要求严格从而限制了使用范围。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种管道泄漏声波检测装置，能采用简单的装置结构有效地检测管道是否发生泄漏，以提高管道运行的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种管道泄漏声波检测装置，包括前端检测模块和后端夹紧模块，所述前端检测模块和所述后端夹紧模块分别对称设于管道的两侧上,所述后端夹紧模块与所述前端检测模块的两端分别连接且关于被测管道的横截面的圆心对称设置。
作为上述方案的改进，所述前端检测模块包括基底、传感光纤、3DB耦合器、信号光纤和保护盖，所述传感光纤分布在所述基底的外侧面上，所述3DB耦合器连接于所述传感光纤和所述信号光纤之间，所述保护盖覆盖于所述传感光纤外侧，即所述传感光纤位于所述保护盖和所述基底之间。
作为上述方案的改进，所述基底和所述保护盖均为半圆形结构，所述基底和所述保护盖通过螺栓进行固定连接。
作为上述方案的改进，所述传感光纤采用回形结构分布在所述基底的外侧面上。
作为上述方案的改进，所述后端夹紧模块包括夹紧扣，所述前端检测模块还包括方形槽，所述方形槽位于所述前端检测模块的一端负责与所述夹紧扣进行固定连接，所述前端检测模块的另一端与所述后端夹紧模块的另一端采用螺栓进行固定连接。
本发明还提供一种管道泄漏声波检测系统，包括控制器以及上述的管道泄漏声波检测装置，所述分析模块包括光源发射器、环形器和探测器，所述环形器分别与所述光源发射器、所述探测器和所述管道泄漏声波检测装置通过单模光纤连接。
作为上述方案的改进，所述光源发射器发射连续的光信号用于检测待测管道的振动情况，所述环形器用于保证传输的光信号以单向右旋传输，所述探测器将所述光信号转化为声波信号。
本发明实施例还提供一种基于上述的管道泄漏声波检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1，将所述管道泄漏声波检测装置设于管道的两侧上；
S2，所述光源发射器发射连续的光信号经过所述环形器传输至所述管道泄漏声波检测装置；
S3，所述管道振动产生的声波信号对传输至所述管道泄漏声波检测装置的光信号进行调制，所述调制后的光信号通过所述环形器传输至所述探测器；
S4，所述探测器将所述调制后的光信号转化为声波信号。
作为上述方案的改进，所述声波信号经过所述管道泄漏声波检测装置时与所述光信号发生光弹效应即所述光信号进行调制。
本发明实施例提供的管道泄漏声波检测装置、系统及方法，具有如下有益效果：
本发明实施例利用萨格纳克干涉仪原理检测管道泄漏的情况，所述光源发射器发射连续的光信号经过所述环形器传输至所述管道泄漏声波检测装置，所述管道泄漏声波检测装置利用萨格纳克干涉仪原理将所述光信号进行调制然后再将调制后的光信号由单模光纤传回所述环形器进入所述探测器，所述探测器对调制后的光信号转化成声波信号。利用萨格纳克干涉原理，通过光纤对管道泄漏产生的声波信号实现不需要GPS授时和无线电数传即可进行回波检测，采用半开卡环式结构设计具有安装简单的优点。
附图说明
图1是本发明提供的管道泄漏声波检测装置的实施例1的结构示意图；
图2是本发明提供的管道泄漏声波检测装置的实施例1的结构图；
图3是本发明提供的管道泄漏声波检测系统的结构示意图；
图4是本发明提供的管道泄漏声波检测方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，本发明实施例提供一种管道泄漏声波检测装置，包括前端检测模块1和后端夹紧模块2，所述前端检测模块1和所述后端夹紧模块2分别对称设于管道的两侧上,所述后端夹紧模块2与所述前端检测模块1的两端分别连接且关于被测管道的横截面的圆心对称设置。所述前端检测模块1包括基底101、传感光纤102、3DB耦合器106、信号光纤105和保护盖103；所述传感光纤102采用回形结构分布在所述基底101的外侧面上，所述3DB耦合器106连接于所述传感光纤102和所述信号光纤105之间，所述保护盖103覆盖于所述传感光纤102外侧，即所述传感光纤102位于所述保护盖103和所述基底101之间。所述基底101和所述保护盖103均为半圆形结构并通过螺栓进行固定连接。所述后端夹紧模块2包括夹紧扣201，所述前端检测模块1还包括方形槽104，所述方形槽104位于所述前端检测模块1的一端负责与所述夹紧扣201进行固定连接，所述前端检测模块1的另一端与所述后端夹紧模块2的另一端采用螺栓进行固定连接。
本发明实施例利用萨格纳克原理检测待测管道的泄漏情况，当管道破裂而产生泄漏时，管道内介质在管道压力的作用下，都迅速涌向泄漏处，从泄漏点喷射而出，喷射出的介质与破损的管壁高速摩擦，在泄漏处形成振动。该振动产生的声波从泄漏处向管道两端传播。当声波传经过所述具有回形结构的传感光纤102时产生光弹效应即根据管道应力分布情况可以产生不同疏密程度的干涉光，可以理解的，所述声波对所述传感光纤102内部传输的光信号产生了调制作用。经过调制后的光信号经由所述3DB耦合器106和所述信号光纤105向外传输。本发明实施例提供一种管道泄漏声波检测装置，采用光纤传感器技术利用萨格纳克干涉仪原理有效地检测管道是否发生泄漏，采用半开卡环式结构设计具有安装简单的优点。
参见图3，本发明还提供一种管道泄漏声波检测系统，包括分析模块10以及上述的管道泄漏声波检测装置20，所述分析模块10包括光源发射器101、环形器102和探测器103，所述环形器102分别与所述光源发射器101、所述探测器103和所述管道泄漏声波检测装置20通过单模光纤连接。所述光源发射器101发射连续的光信号用于检测待测管道的振动情况，所述环形器102用于保证传输的光信号以单向右旋传输，所述探测器103将所述光信号转化为声波信号。
在本实施例中，所述光源发射器101发射连续的光信号经过所述环形器102传输至所述管道泄漏声波检测装置20，所述管道泄漏声波检测装置20利用萨格纳克干涉仪原理将所述光信号进行调制然后再将调制后的光信号由单模光纤传回所述环形器102进入所述探测器103，所述探测器103对调制后的光信号转化成声波信号。本发明实施例提供一种管道泄漏声波检测系统，利用萨格纳克干涉原理，通过光纤对管道泄漏产生的声波信号实现不需要GPS授时和无线电数传即可进行回波检测，采用半开卡环式结构设计具有安装简单的优点。
参见图4，本发明实施例还提供一种基于上述的管道泄漏声波检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1、将所述管道泄漏声波检测装置20设于水平管道的两侧上；
S2、所述光源发射器101发射连续的光信号经过所述环形器102传输至所述管道泄漏声波检测装置20；
S3、所述管道振动产生的声波信号对传输至所述管道泄漏声波检测装置20的光信号进行调制，调制后的光信号通过所述环形器102传输至所述探测器103；
S4、所述探测器103将所述调制后的光信号转化为声波信号。
所述声波信号经过所述管道泄漏声波检测装置20时与所述光信号发生光弹效应即完成对所述光信号进行调制。
上述的检测方法通过将光源发射器101发射连续的光信号传输至所述管道泄漏声波检测装置20；然后管道振动产生的声波信号与所述管道泄漏声波检测装置20中的光信号发生光弹效应对所述光信号进行调制，调制后的光信号经所述环形器102传输至所述探测器103转化为声波信号。本发明实施例提供一种管道泄漏声波检测方法，利用萨格纳克干涉原理，通过光纤对管道泄漏产生的声波信号实现不需要GPS授时和无线电数传即可进行回波检测，采用半开卡环式结构设计具有安装简单的优点。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种管道泄漏声波检测装置，其特征在于，包括前端检测模块和后端夹紧模块，所述前端检测模块和所述后端夹紧模块分别对称设于管道的两侧上,所述后端夹紧模块与所述前端检测模块的两端分别连接且关于被测管道的横截面的圆心对称设置。
2.如权利要求1所述的管道泄漏声波检测装置，其特征在于，所述前端检测模块包括基底、传感光纤、3DB耦合器、信号光纤和保护盖，所述传感光纤分布在所述基底的外侧面上，所述3DB耦合器连接于所述传感光纤和所述信号光纤之间，所述保护盖覆盖于所述传感光纤外侧，即所述传感光纤位于所述保护盖和所述基底之间。
3.如权利要求2所述的管道泄漏声波检测装置，其特征在于，所述基底和所述保护盖均为半圆形结构，所述基底和所述保护盖通过螺栓进行固定连接。
4.如权利要求2所述的管道泄漏声波检测装置，其特征在于，所述传感光纤采用回形结构分布在所述基底的外侧面上。
5.如权利要求1所述的管道泄漏声波检测装置，其特征在于，所述后端夹紧模块包括夹紧扣，所述前端检测模块还包括方形槽，所述方形槽位于所述前端检测模块的一端负责与所述夹紧扣进行固定连接，所述前端检测模块的另一端与所述后端夹紧模块的另一端采用螺栓进行固定连接。
6.一种管道泄漏声波检测系统，其特征在于，包括分析模块以及如权利要求1～5任一项所述的管道泄漏声波检测装置。
7.如权利要求6所述的管道泄漏声波检测系统，其特征在于，所述分析模块包括光源发射器、环形器和探测器，所述环形器分别与所述光源发射器、所述探测器和所述管道泄漏声波检测装置通过单模光纤连接。
8.如权利要求6所述的管道泄漏声波检测系统，其特征在于，所述光源发射器发射连续的光信号用于检测待测管道的振动情况，所述环形器用于保证传输的光信号以单向右旋传输，所述探测器将所述光信号转化为声波信号。
9.一种基于如权利要求6～8任一项所述的管道泄漏声波检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述管道泄漏声波检测装置设于管道的两侧上；
S2、所述光源发射器发射连续的光信号经过所述环形器传输至所述管道泄漏声波检测装置；
S3、所述管道振动产生的声波信号对传输至所述管道泄漏声波检测装置的光信号进行调制，所述调制后的光信号通过所述环形器传输至所述探测器；
S4、所述探测器将所述调制后的光信号转化为声波信号。
10.如权利要求9所述的管道泄漏声波检测方法，其特征在于，所述声波信号经过所述管道泄漏声波检测装置时与所述光信号发生光弹效应即所述光信号进行调制。
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